地源热泵技术在铁路沿线建筑运用研究

 【摘要】文章指出了地源热泵技术在铁路沿线建筑运用的可行性，并结合具体项目工程实例，探讨了地源热泵技术在铁路沿线建筑的具体运用，其中包括项目工程的技术指标，节能目标，实施方案等内容。将地源热泵技术运用到铁路沿线建筑中，不仅能够降低能耗，还能够获得良好的经济和环境效益，将来在铁路沿线建筑中值得进一步推广和运用。 

　　【关键词】地源热泵技术；铁路沿线建筑；运用；效益 

　　1.地源热泵系统介绍及工作原理 

　　在自然界中，水总是由高处流向低处，热量也总是从高温传向低温。人们可以用水泵把水从低处抽到高处，实现水由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到高温。 

　　所以热泵实质上是一种热量提升装置，工作时它本身消耗很少一部分电能，却能从环境介质（水、空气、土壤等）中提取4-7倍于电能的装置，提升温度进行利用，这也是热泵节能的原因。地源热泵是热泵的一种，是以大地或水为冷热源对建筑物进行冬暖夏凉的空调技术，地源热泵只是在大地和室内之间“转移”能量。利用极小的电力来维持室内所需要的温度。在冬天，1千瓦的电力，将土壤或水源中4-5千瓦的热量送入室内。在夏天，过程相反，室内的热量被热泵转移到土壤或水中，使室内得到凉爽的空气。而地下获得的能量将在冬季得到利用。如此周而复始，将建筑空间和大自然联成一体。以最小的低价获取了最舒适的生活环境。 

　　工作原理 

　　地源热泵则是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为地源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。 

　　2.地源热泵技术在铁路沿线建筑运用的可行性 

　　2.1缓解能源压力 

　　在我国能源消耗中，建筑物供热和制冷所用能耗占建筑总能耗的3050%，其中单位面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的23倍。不仅造成了巨大的能源压力，也带来了废气排放、温室效应和酸雨等环保问题。 

　　2.2降低铁路运输成本，提高能源利用效率 

　　目前，铁路运输系统中，有相当多的是用燃煤、燃油锅炉、燃气锅炉和电锅炉。许多铁路企业在冬季供暖的能源消耗费用支出增加了50%70%，不仅增加了铁路运输成本，还在提高能源利用效率、保护环境方面面临很大的压力。因此，铁路系统迫切需要一种绿色节能环保的供暖、制冷方式。 

　　2.3地源热泵技术具有显著的优势和特点，适应了铁路沿线车站建筑采暖需要 

　　地源热泵技术属清洁、经济有效的可再生能源利用技术，环境效益显著。由于采用了特殊的能源方式，使它具有高效、节能，环保、无污染，运行维护费用低，控制简单，运行灵活，节省占地空间，使用寿命长，一机多用等优点。其节能、环保、应用范围广、不受地域限制等特点恰恰顺应了铁路沿线车站建筑采暖需求，因而在铁路行业得到了迅速的应用和发展。 

　　3.地源热泵技术在铁路沿线建筑的具体运用 

　　3.1项目简介 

　　包神铁路煤制烯烃专用线河西站处于内蒙古自治区包头市辖区内，项目位于黄河沿岸，地质构造由粘土细砂交错夹杂形成，地下赋水条件好，地下水位高。该项目所处地区冬季气候寒冷，采暖期长，夏季空调期短，属冬、夏空调冷热量不平衡地区。主要建筑包括工作区、生活区、接触网工区、配电所。采用地源热泵中央空调系统为河西站空调采暖房间提供，夏季制冷和冬季供暖及单身公寓全年生活洗澡用热水。系统形式为：空调采暖采用地埋管换热器+地源热泵机组+末端风机盘管的空调形式，生活热水采用地埋管换热器+地源热泵机组+独立热水水箱进行加热，加热方式采用夜间一次性加热到设定温度，全天随时使用。系统形式为在工作取建筑周围埋设134个地埋管换热器，机房设置1台空调用地源热泵机组和1台洗澡用热泵机组，通过循环泵实现系统的能量转移。末端风机盘管吊装与室内装修相配合。 

　　3.2项目的技术指标和目标 

　　3.2.1技术指标。根据《暖通空调设计规范》河西站地源热泵中央空调系统投入使用后，预期达到运行参数为夏季空调供、回水温度为7/12℃，冬季空调供、回水温度为45/40℃；洗澡热水出水50℃以上。空调房间夏季室内温度22-26℃，冬季室内温度18-22℃。 

　　3.2.2节能目标。按照发改委2008年公布的各种能源平均低位发热量及折算标准煤的系数：1度用户消耗电能折合0.404kg标准煤，1kg原煤折合0.7143kg标准煤。并强制推行所有形式的能源节约数值全部通过折算成标准煤进行比较分析。使用地源热泵空调系统采暖年运行所消耗的电量为230784kwh，折算成标准煤92t。使用煤锅炉进行采暖年运行所消耗的原煤为780t，折算成标准煤为546t。经比较分析河西站采用地源热泵空调系统仅冬季采暖一项每年可节省能源相当于454t标准煤。 

　　3.2.3环保目标。按照发改委公布的煤燃烧1t原煤所排放的SO2为0.014t，烟尘0.011t，固体废气物0.3t。河西站通过使用地源热泵中央空调系统，建筑用采暖相对与使用燃煤锅炉系统每年可减少燃烧原煤780t，相当于减少燃煤所排放的SO2为11t，烟尘为85.8t，固体废弃物234t。 

　　3.3项目的实施方案 

　　3.3.1技术特点。 

　　3.3.1.1高效节能。常用的地源热泵是取之距地表面30米以下深度的土壤热量，这种地热除源于地球内部的热能向上传递外，地表浅层也收集了大量太阳辐射的热能，是取之不尽、用之不竭的可再生能源。并且地热温度比较稳定，基本不受季节变化的影响。在地源热泵供暖、制冷时，70%的能量来源于地热，相当于替代了70%的燃料，真正做到了最大程度的高效节能。 

　　3.3.1.2运行费用低。夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得地源热泵具有很高的换热效率。其供热系数≥3.5，制冷系数≥5.0。由于相当于有70%的能量是不需要化钱的，仅用30%的电能来搬运这些能量。所以供暖时，运行费用比其他采暖设备节省3070%左右；制冷时，运行费用比常规空调节省50%左右。 　　3.3.1.3应用广泛、安全可靠。地源热泵对土壤和地下水的要求，只要达到1020℃即可正常运行。适用于任何大小建筑，及新建、改建工程，也可分期、分批施工。地源热泵在运行中全部为自动化控制，一般情况下不需专人值守。机组寿命长（20年以上），故障率低，其他附属设施少，维修量极小。由于无储煤、储油及天然气、煤气的输送，无安全隐患。 

　　3.3.1.4布置灵活、节省空间。地源热泵机组为定型产品，选型、安装简便。既可集中安装，也可分散安装在地下室、楼梯间及走廊吊顶内。由于拆除了传统的暖气片，使室内更加宽敞明亮。另外，没有了锅炉房、烟囱、煤场、渣场及冷却塔和中央空调集中占地，节省了空间和地皮，不但美化了环境，也可产生附加的经济效益。 

　　3.3.1.5无任何污染、保护了环境。地源热泵机组在运行中无任何化学燃烧反应，不排放任何废气、废水、废渣等污染物。从根本上解决了传统的供暖、制冷方式所带来的温室效应和酸雨等问题，保护了环境。 

　　3.3.2项目的具体实施。实施内容：引进地源热泵技术在河西站场内建筑上应用，以达到节能、减排的目的，为今后在沿线各站推广实施此技术打下基础，从而实现集团公司节能减排目标，取得更大的社会和经济效益。技术路线为，引进相应的技术，并对员工进行内部培训，让员工掌握相应的施工技术，并在施工中熟练的运用。 

　　4.地源热泵技术在铁路沿线建筑的运用的效益 

　　4.1显著降低能耗。河西站地源热泵中央空调系统项目年运行费用低，节能效益显著；大气污染物及废渣废液为“零”排放，推动了环保工作。通过运用该节能技术，可为集团公司今后铁路沿线建筑的采暖形式确定了一个良好的发展方向，为企业节能减排找到出路，使企业的能源消耗量在短期内有显著的降低。 

　　4.2经济效益。地源热泵系统属远期效益显著的项目，能降低运输公司的日常运行成本，减少日常开支，改善员工办公环境，降低污染给企业带来沉重的负担，促进公司完成年节能减排的任务目标。 

　　4.3环境效益。采用地源热泵空调系统每年减少大气污染物的排放，对改善大气质量起到了模范作用，有利于今后在其它地方推广。 

　　5.结论及展望 

　　综上所述，在该项目中，通过采用地源热泵技术，能够达良好的节能、环保目的，不仅节省了人力和财力，降低了成本，还减少对周围环境的影响，收到良好的经济社会环境效益，将来值得进一步运用，从而为有效保护铁路沿线生态环境，建设绿色铁路通道奠定良好的基础。 

　　参考文献 

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